Determinación de la Demanda Química de Oxígeno

Determinación de la Demanda Química de Oxígeno
Fundamento de la determinación
La demanda química de oxígeno (DQO) se define como la cantidad de un oxidante
específico que reacciona con la muestra bajo condiciones controladas. La cantidad de
oxidante consumido se expresa en términos de su equivalencia en oxígeno. Por sus
propiedades químicas, el dicromato es el oxidante utilizado.
Cuando una muestra es digerida, el ión dicromato oxida la materia orgánica presente
en la muestra. Esto resulta en un cambio del cromo en estado hexavalente (Cr+6) a un
estado trivalente (Cr+3). Ambas especies crómicas son coloreadas y absorben en la
región visible del espectro.
El ión dicromato (Cr2O7-2) absorbe fuertemente en la región de los 400 nm, donde el
ión crómico (Cr+3) absorbe mucho menos. El ión Cr+3 absorbe fuertemente en la región
de los 600 nm, donde el ión dicromato tiene una absorción cercana a cero.
En una solución 9 M de ácido sulfúrico los coeficientes de absorción molar
aproximados para estas especies son:
•
Cr+3 50 L/mol cm a 604 nm y 25 L/mol cm a 426 nm
•
Cr2O7-2 380 L/mol cm a 444 nm.
Para valores de DQO entre 100 y 900 ppm se determina el incremento de Cr+3 a los
600 nm. Los valores altos pueden determinarse por dilución de la muestra.
Para valores de 90 ppm o menos se determina la disminución de Cr2O7-2 a 420 nm. La
correspondiente generación de Cr+3 ocasiona un incremento pequeño en la absorción
a 420 nm, pero esto es compensado por el procedimiento de calibración.
Nota: la presencia de agua oxigenada es una interferencia para la determinación de
DQO.
Técnica empleada
Se realizó la determinación de la demanda química de oxígeno empleando el método
8000 , rango 3 a 150 ppm (HACH) aceptado por la USEPA.
Se utilizaron los siguientes materiales:
•
Tubos de digestión: tubos HACH comerciales de 16 x 100 mm cuya capacidad
es de 10 ml y permiten medir DQO en un rango de 3-150 ppm.
•
Reactor para DQO o Bloque digestor para operar a 150 + 2 º C
•
Espectrofotómetro para leer a 600 o 420 nm con un adaptador porta cubeta
para los tubos HACH de 16 x 100 mm.
1
Curva de calibrado
1. El reactivo empleado para preparar el patrón para la curva de calibrado fue el
Ftalato Ácido de Potasio (KHP).
La reacción de oxidación del KHP es:
−
C 8 H 5 O 4 K + + 7.5 O 2 → 8 CO 2 + 3 H 2 O
Por lo que una solución de 850 mg/lL de Ftalato Ácido de Potasio requiere 1000 mg/L
de O2 para su oxidación (esto es, la DQO de 850 mg/L de KHP es 1000 mg/L).
El KHP se molió ligeramente y luego se secó hasta temperatura constante a 110 ºC.
Se pesaron 424 mg, se disolvieron en agua destilada y se diluyó en un matraz de 1000
ml. La solución patrón obtenida tiene una concentración de 424 ppm lo que equivale a
498,82 ppm de DQO.
2. Luego se realizaron diluciones del patrón de KHP, preparando cinco puntos por
duplicado de manera de cubrir todo el rango de concentraciones.
3. Se adicionó 2 ml de cada dilución a los tubos. Para el punto cero de la curva se
utilizaron 2 ml de agua destilada. Se taparon los tubos y se los invirtió cuidadosamente
para mezclarlos completamente.
PRECAUCION: proteger las manos y la cara. Mezclar cuidadosamente antes de
aplicar calor para prevenir calentamiento localmente fuerte en el fondo y posible
reacción explosiva.
4. Se colocaron los tubos en el bloque digestor precalentado a 150ºC y se digirieron
las muestras por 2 horas.
PRECAUCION: estos tubos pueden estar bajo presión por gases formados durante la
digestión. Proteger la cara y las manos durante la manipulación.
5. Luego se dejó enfriar a temperatura ambiente colocando los tubos en una gradilla
para evitar la formación de precipitado.
6. Se realizó la lectura de absorbancia a 420 nm utilizando agua destilada como
solución de referencia (Figura 1). En la Tabla 1 se muestran los valores promedio de
DQO y Absorbancia para las muestras y sus duplicados:
2
Tabla 1: Valores promedio de DQO (ppm) y Absorbancia a 420 nm
Nombre muestra
Blanco
Dil. H1
Dil. H2
Dil H3
Dil.H4
DQO (ppm)
0
34,92
49,88
99,76
199,53
Absorbancia
420 nm
0,7233
0,6262
0,5935
0,4466
0,1464
0,8
0,7
Absorbancia
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
0
50
100
150
200
DQO (ppm)
Figura 1: Curva de calibrado para soluciones de DQO utilizando Tubos HACH comerciales de
bajo rango (3-150 ppm DQO)
Estadísticas de la regresión
Coeficiente de correlación múltiple
Coeficiente de determinación R2
R2 ajustado
Error típico
Observaciones
Intercepción
Variable X 1
Coeficientes
0,7302
-0,0029
Error
típico
0,0051
0,0000
0,9996
0,9991
0,9988
0,0077
5
Inferior
95%
0,7139
-0,0031
Superior
95%
0,7465
-0,0027
La ecuación que ajusta la recta es:
Absorbancia = 0,7302 - 0.0029 × DQO (ppm)
Los límites de detección y cuantificación fueron:
3
LOD = yb - 3sb = 0,7302 - (3 x 0,0077) = 0.7071
LOQ = yb - 10sb = 0,7302 - (10 x 0.0077) = 0,6532
Estos límites expresados en función de concentración de DQO son:
LOD = (0.7071 - 0.7302) / -0.0029 = 8,0 ppm
LOQ = (0.6532 - 0.7302) / -0.0029 = 26,6 ppm
7. Seguir el mismo procedimiento para el tratamiento de las muestras
incógnitas agregando 2 ml de muestra a cada tubo Hach. Digerir. Leer
absorbancia a 420 nm y obtener la DQO de la curva de calibración.
4